Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España en los últimos 80 años. Clasificación Internacional de Patentes CIP 2013.

DISPOSITIVO DE INYECCION DE UN GAS DE TRATAMIENTO EN UN METAL LIQUIDO.

Resumen:

Un dispositivo de inyección (8) de un gas de tratamiento en un metal líquido contenido en una cuba

(1), estando destinado dicho dispositivo a ser fijado en una de las paredes (2) de la cuba y comprendiendo al menos una boquilla (18) de inyección provista de un orificio de extremidad (19), caracterizado porque comprende un medio móvil (14) maniobrable desde el exterior del dispositivo de inyección y apto para eliminar obstrucciones de dicho orificio de extremidad de la boquilla y porque el medio móvil comprende un vástago (14) montado deslizante en el interior de la boquilla (18), siendo apto dicho vástago para pasar de una posición de reposo, durante la que está situado retirado del orificio de extremidad (19) de manera que permita el paso del gas de tratamiento, a una posición avanzada.

Solicitante: NOVELIS, INC..

Nacionalidad solicitante: Canadá.

Dirección: 191 EVANS AVENUE,TORONTO, ON M8Z 1J5.

Inventor/es: PARET,ROBERT, COUDRY,DANIEL.

Fecha de Publicación de la Concesión: 22 de Marzo de 2010.

Fecha Concesión Europea: 25 de Noviembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes: C22B9/05 (.Afinado por tratamiento de gases, p. ej. por limpieza con un gas [3]), B22D41/42 (...Características relativas a la inyección de gas [5]), B22D1/00G1, C22B21/06D.

Clasificación PCT: C22B9/05 (.Afinado por tratamiento de gases, p. ej. por limpieza con un gas [3]), C22B21/06 (.Afinado), B22D41/42 (...Características relativas a la inyección de gas [5]).

Clasificación antigua: C22B9/05 (.Afinado por tratamiento de gases, p. ej. por limpieza con un gas [3]), C22B21/06 (.Afinado), B22D41/42 (...Características relativas a la inyección de gas [5]).

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DISPOSITIVO DE INYECCION DE UN GAS DE TRATAMIENTO EN UN METAL LIQUIDO.
Descripción:

Dispositivo de inyección de un gas de tratamiento en un metal líquido.

El presente invento se refiere, por una parte, a un dispositivo de inyección de un gas de tratamiento en un metal líquido contenido en una cuba, y por otra parte, a una cuba utilizada en metalurgia y que comprende al menos tal dispositivo de inyección.

Es conocido el hecho de tratar un flujo de metal líquido antes de colarlo en forma de un producto metalúrgico, pudiendo el metal líquido consistir en particular en aluminio, una aleación de aluminio, magnesio, o una aleación de magnesio. El tratamiento del metal liquido consiste generalmente en desembarazarle de los gases disueltos, en particular el hidrógeno, pero también de las impurezas disueltas, como los metales alcalinos, y de las inclusiones sólidas o líquidas que podrían perjudicar a la calidad de los productos colados.

De manera clásica, esta etapa de tratamiento es realizada por inyección de un gas de tratamiento en el seno del metal líquido contenido en una cuba. El gas de tratamiento puede consistir en un gas inerte e insoluble en el metal líquido, tal como argón, y un gas reactivo como el cloro, o aún en una mezcla de estos.

El gas inerte e insoluble absorbe el gas disuelto por efecto de dilución y lo lleva con él. El gas reactivo reacciona con ciertas impurezas disueltas y genera así inclusiones líquidas o sólidas que, como las ya presentes en el metal líquido, pueden ser eliminadas por una operación de filtrado.

La patente norteamericana nº 5.846.479 describe una cuba de tratamiento en línea de un flujo de metal líquido que comprende una pluralidad de boquillas o toberas fijadas en la pared de la cuba. Una parte de cada boquilla está situada en el exterior de la cuba y otra parte de ésta comprende un orificio de extremidad alojado en el interior de la cuba. Sin embargo, este orificio de extremidad posee un diámetro muy fino que es susceptible de ser construido por el metal líquido y los óxidos de metal.

La limpieza de este orificio puede ser efectuada después de la parada de la instalación y apertura de la cuba, a partir del interior de ésta. Esto constituye sin embargo una operación laboriosa que se traduce por una pérdida de tiempo y por una ruptura en el procedimiento de tratamiento.

Por otra parte, el documento SU-A-863.188 describe una boquilla de eyección de metal líquido asociada a un vástago que permite eliminar obstrucciones de esta boquilla. El documento US-A-5.667.687 divulga un ciclón provisto de un dispositivo de desbloqueo, que comprende un vástago móvil con relación a un orificio del ciclón, a fin de retirar una eventual materia sólida presente en este orificio.

El propósito del invento es proporcionar un dispositivo que permite realizar la eliminación de obstrucciones del orificio de cada boquilla en el propio curso del funcionamiento de la instalación.

A este efecto, el invento se refiere a un dispositivo de inyección de un gas de tratamiento en un metal líquido contenido en una cuba, estando destinado dicho dispositivo a ser fijado en una de las paredes de la cuba y comprendiendo al menos una boquilla o tobera de inyección provista de un orificio de extremidad, caracterizado porque comprende un medio móvil maniobrable desde el exterior del dispositivo de inyección y apto para eliminar obstrucciones de dicho orificio de extremidad de la boquilla y porque el medio móvil comprende un vástago montado deslizante en el interior de la boquilla, siendo apto dicho vástago para pasar de una posición de reposo, durante la que está situado retirado del orificio de extremidad de la boquilla de manera que permita el paso del gas de tratamiento, a una posición avanzada, en la que puede eventualmente desembocar del orificio de extremidad.

Así, ya sea el gas de tratamiento empleado un gas inerte o un gas reactivo, es entonces posible, perforando y/o empujando los depósitos que obstruyen el orificio de extremidad de la boquilla con ayuda del medio móvil maniobrable desde el exterior de la cuba, proseguir el procedimiento de tratamiento del metal líquido sin alterar la calidad de tratamiento.

Dicho medio móvil es ventajosamente apto para atravesar el orificio de extremidad, lo que permite facilitar la eliminación de obstrucciones de éste.

Según una primera variante de realización, el vástago presenta una parte de aguas arriba que es, por una parte, apta para atravesar con estanquidad una extremidad de la boquilla opuesta al orificio de extremidad, y por otra parte, equipada con un órgano de mando manual. Este último comprende ventajosamente una empuñadura.

Ventajosamente, el dispositivo comprende un elemento elástico, típicamente un resorte, que permite el mantenimiento del vástago en posición de reposo.

Según una segunda variante de realización, un órgano de mando automatizado está unido al vástago. Este órgano de mando puede ser realizado por ejemplo con ayuda de un elemento de maniobra que actúa sobre el deslizamiento del vástago; tal como un elemento neumático, eléctrico o electromecánico. Estos órganos automatizados pueden ser mandados por un operario o por un sistema programable. Es entonces ventajoso, en el caso en que varios dispositivos de inyección están previstos, asociar uno o varios elementos de maniobra, de manera que provoquen el deslizamiento de los diferentes vástagos.

La boquilla contiene de preferencia al menos un medio de guiado del vástago. Este puede estar constituido por un anillo que presenta un orificio central y orificios periféricos. El vástago desliza entonces a través del orificio central del anillo y el gas inyectado pasa a través de los orificios periféricos.

Ventajosamente, en sección, el diámetro del vástago disminuye en dirección del orificio de extremidad de la boquilla.

El presente invento se refiere igualmente a una cuba de tratamiento de un metal líquido, tal como una cuba de tratamiento de un flujo de metal líquido (denominada "cuba de tratamiento en línea"), caracterizada porque comprende al menos un dispositivo de inyección de gas según el invento. En el caso en que tal cuba comprende varios dispositivos de inyección, es entonces ventajoso accionar estos últimos según un desplazamiento temporal con ayuda de un órgano de mando o automatizado. Este puede por ejemplo ser realizado con ayuda de un árbol de levas cuyas levas están fijadas según un desplazamiento angular.

El invento se refiere, igualmente, a la utilización de la cuba de tratamiento de un metal líquido definido precedentemente. El metal líquido puede ser aluminio, una aleación de aluminio, magnesio, o una aleación de magnesio.

El invento será mejor comprendido con ayuda de la descripción detallada siguiente y de las figuras adjuntas.

La fig. 1 es una vista en corte transversal de una cuba que comprende varios dispositivos de inyección según el invento.

La fig. 2 es una vista parcial en corte de la cuba según la línea II-II de la fig. 1.

Una cuba 1 según un modo de realización ventajoso del invento está representada en la fig. 1. Esta cuba 1 comprende una pared lateral 2 y un fondo 3 que permite definir un compartimiento de tratamiento 4, una tapa 5, medios de entrada 6 y de salida 7 del metal líquido, y dispositivos de inyección 8 de un gas de tratamiento según el invento.

El o cada dispositivo de inyección 8 está típicamente fijado en la pared lateral 2 de la cuba 1 que está constituida por un ensamblaje de capas 9 a 11, estando la capa 9 exterior realizada de metal (y es generalmente denominada "cajón") y estando las otras capas 10 y 11 realizadas de materiales refractarios. La capa 10, que puede estar formada de varias capas superpuestas, tiene generalmente por función aislar térmicamente la cuba. La capa 11 es más específicamente apta para resistir al metal líquido.

La fig. 2 ilustra más específicamente un modo de realización ventajoso de uno de los dispositivos de inyección 8.

En este modo de realización, el dispositivo de inyección 8 comprende un vástago 14 metálico que puede deslizar en un alojamiento sensiblemente tubular, siendo este último igualmente utilizado para la admisión del gas de tratamiento en el seno del compartimiento de tratamiento 4 de la cuba 1.

Más precisamente, el dispositivo de inyección se descompone, por una parte, en una parte de aguas arriba 15 situada en el exterior de la cuba 1, estando fijada esta parte de aguas arriba 15 por una de sus extremidades en un elemento de unión 16 hueco que está en comunicación libre con un depósito de gas de tratamiento (no representado), y por otra parte en una parte de aguas abajo 17 que comprende una boquilla 18, fijada en el elemento de unión 16. La boquilla 18 presenta un orificio de extremidad 19 situado en el interior del compartimiento de tratamiento 4 de la cuba 1.

El vástago 14 presenta una primera extremidad, situada en el exterior de la cuba 1 y del dispositivo de inyección 8, a la que está unida una empuñadura 20, y una segunda extremidad alojada en la cuba 1. Excepto un escalón 21 anular solidario del vástago 14 en la proximidad de su primera extremidad, el vástago 14 posee un diámetro que disminuye típicamente de manera no regular en dirección de su segunda extremidad. Un resorte 22, introducido por la segunda extremidad del vástago 14, está colocado alrededor de éste y posee un diámetro ligeramente inferior al del escalón 21.

La parte de aguas arriba 15 está realizada a partir de un cuerpo 24 sensiblemente tubular que presenta una extremidad de aguas arriba, un canal central, y con extremidad de aguas abajo. Al nivel de la extremidad de aguas arriba, el diámetro del canal central es sensiblemente igual al presentado por la protuberancia 21 del vástago 14. Una primera junta de estanquidad 25 está fijada en el cuerpo 24 y está destinada a cooperar con el escalón 21 cuando el vástago 14 es introducido en el canal central. A nivel de la extremidad de aguas abajo, el canal central presenta un escalón interno 26 cuyo diámetro es sensiblemente igual al del vástago 14. Una segunda junta de estanquidad 27 está fijada en este escalón 26. Los medios de estanquidad 25, 27 son particularmente ventajosos cuando el gas de tratamiento es reactivo.

Después de la introducción del vástago 14, el resorte 22 que no está sometido a ningún esfuerzo, se encuentra apoyado contra el escalón 21 y el escalón interno 26. Una tuerca 28, que posee un orificio central cuyo diámetro es sensiblemente igual al del vástago 14 y por tanto inferior al del escalón 21, es roscada alrededor de la extremidad de aguas arriba del cuerpo 24 de manera que impida la extracción accidental del vástago 14.

El elemento de unión 16 está dotado de un canal central en el que puede deslizar lo gastado 14 y de un vaciado periférico en el que puede ser insertado un conducto 29 que proviene del depósito de gas de tratamiento.

En la forma de ejecución representada en el dibujo, la boquilla 18 de la parte de aguas abajo 17 está realizada más particularmente a partir un tubo 30 metálico que presenta, por una parte, una primera extremidad fijada en la extremidad de aguas abajo del elemento de unión 16, y por otra parte, una segunda extremidad que aprisiona un cuerpo 31 metálico sensiblemente tubular.

Este cuerpo 31 posee una extremidad diseñadas que viene a apoyarse contra la extremidad de aguas arriba, realizada en forma de un escalón externo 33 biselado, de una pequeña boquilla 34 de material refractario que presenta por otra parte una extremidad de aguas abajo que termina por el orificio de extremidad 19. Esta pequeña boquilla 34 es estabilizada con ayuda de una tuerca 35 roscada en el cuerpo 31 y que presenta un orificio central cuyo diámetro es sensiblemente igual al de dicha pequeña boquilla 34. La segunda extremidad de la boquilla 18 está finalmente insertada en un cuerpo 37 de material refractario que presenta un vaciado cónico y que está fijado en la capa 11 de la pared lateral 2 de la cuba 1. En reposo, la segunda extremidad del vástago 14 está entonces situada retirada del orificio de extremidad de la pequeña boquilla 34.

El dispositivo de inyección 8 es mantenido fijamente con ayuda de un soporte realizado a partir de dos vástagos 38, 39 metálicos que presentan cada uno una extremidad solidaria de una muesca de la capa 9 metálica de la pared lateral 2 de la cuba 1. Una placa 40 que comprende una perforación central y dos perforaciones periféricas es deslizada y luego fijada a lo largo de los dos vástagos 38, 39. El dispositivo de inyección 8 es en primer lugar deslizado a través de la perforación central de la placa 40, y luego fijado cuando está convenientemente posicionado.

El gas de tratamiento utilizado puede consistir tanto en un gas inerte e insoluble como el argón, como en un gas reactivo tal como el cloro, o aún en una mezcla de estos.

En funcionamiento, este gas de tratamiento es introducido en el elemento de unión 16 y es llevado a atravesar la parte de aguas abajo 17 del dispositivo de inyección. Es finalmente eyectado o expulsado por el orificio de extremidad 19 de la pequeña boquilla 34 en el compartimiento de tratamiento y cuatro que contiene el metal líquido.

Cuando un manipulador desea quitar las impurezas que han comenzado a obstruir el orificio de extremidad 19 de la pequeña boquilla 34, este manipulador coge la empuñadura 20 y provoca el deslizamiento del vástago 14. Bajo el efecto de esta traslación, la segunda extremidad del vástago 14 es entonces llevada a atravesar el orificio de extremidad 19 y por tanto a perforar y/o de empujar los eventuales depósitos residuales. Cuando el manipulador suelta la empuñadura 20, el resorte 22 se distiende entre el escalón 21 y el escalón interno 26, y el vástago 14 vuelve así a su posición de reposo.

Hay que observar que el vástago 14, en lugar de ser mandado manualmente con ayuda de la empuñadura 20, puede ser accionado por un órgano de mando automatizado (neumático, electromecánico u otro), lo que evita las intervenciones de operarios. Una ventaja reside entonces en el hecho de que es posible regular este órgano de mando automatizado de manera que los diferentes dispositivos de inyección 8 sean accionados según un desplazamiento temporal.

Un metal líquido 41 puede ser tratado según un procedimiento que comprende típicamente:

    - la colocación de una cuba de tratamiento 1 provista de al menos un dispositivo de inyección según el invento,
    - la puesta en circulación del metal líquido 41 de manera que forme un flujo determinado de dicho metal en el interior de la cuba,
    - la inyección de un gas de tratamiento con ayuda del o de los dispositivos de inyección 8,
    - eventualmente, la activación del medio 14 para liberar el orificio de extremidad 19 de la o de cada boquilla 18.

La operación de colocación de la cuba de tratamiento en línea comprende típicamente la conexión de ésta al menos a un canalón 12 de alimentación de metal líquido y al menos a un canalón 13 de evacuación de metal líquido.

Aunque el invento haya sido descrito en unión con ejemplos particulares de realización, es muy evidente que no está limitado en ningún modo a ellos y que comprende todos los equivalentes técnicos de los medios descritos así como sus combinaciones, si éstas entran en el marco del invento.

Lista de referencias numéricas:

        1        Cuba de tratamiento

        2        Pared lateral de la cuba

        3        Fondo de la cuba

        4        Compartimiento de tratamiento

        5        Tapa

        6        Medios de entrada del metal líquido

        7        Medios de salida del metal líquido

        8        Dispositivo de inyección

        9        Capa exterior

        10        Capa refractaria

        11        Capa refractaria

        12        Canalón de alimentación

        13        Canalón de evacuación

        14        Vástago

        15        Parte de aguas arriba del dispositivo de inyección

        16        Elemento de unión

        17        Parte de aguas abajo del dispositivo de inyección

        18        Boquilla

        19        Orificio de extremidad

        20        Órgano de mando manual

        21        Escalón

        22        Elemento elástico

        24        Cuerpo tubular

        25        Junta de estanquidad

        26        Escalón interno

        27        Junta de estanquidad

        28        Tuerca

        29        Conducto

        30        Tubo metálico

        31        Cuerpo metálico

        33        Escalón externo

        34        Pequeña boquilla

        35        Tuerca

        37        Cuerpo de material refractario

        38        Vástago metálico

        39        Vástago metálico

        40        Placa

        41        Metal líquido.




Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de inyección (8) de un gas de tratamiento en un metal líquido contenido en una cuba (1), estando destinado dicho dispositivo a ser fijado en una de las paredes (2) de la cuba y comprendiendo al menos una boquilla (18) de inyección provista de un orificio de extremidad (19), caracterizado porque comprende un medio móvil (14) maniobrable desde el exterior del dispositivo de inyección y apto para eliminar obstrucciones de dicho orificio de extremidad de la boquilla y porque el medio móvil comprende un vástago (14) montado deslizante en el interior de la boquilla (18), siendo apto dicho vástago para pasar de una posición de reposo, durante la que está situado retirado del orificio de extremidad (19) de manera que permita el paso del gas de tratamiento, a una posición avanzada.

2. Un dispositivo de inyección (8) según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio móvil (14) es apto para atravesar el orificio de extremidad (19).

3. Un dispositivo de inyección (8) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque, en la posición avanzada, el vástago (14) desemboca del orificio de extremidad (19).

4. Un dispositivo de inyección (8) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el vástago (14) presenta un aparte de aguas arriba que es, por una parte, apta para atravesar con estanquidad una extremidad de la boquilla (18) opuesta al orificio de extremidad (19), y por otra parte, equipada con un órgano de mando manual (20).

5. Un dispositivo de inyección (8) según la reivindicación 4, caracterizado porque el órgano de mando manual comprende una empuñadura (20).

6. Un dispositivo de inyección (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque comprende un elemento elástico (22) que permite el mantenimiento del vástago (14) en posición de reposo.

7. Un dispositivo de inyección (8) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque un órgano de mando automatizado está unido al vástago 14).

8. Un dispositivo de inyección (8) según la reivindicación 1 a 7, caracterizado porque la boquilla (18) contiene al menos un medio de guiado del vástago (14).

9. Un dispositivo de inyección según la reivindicación 8, caracterizado porque el medio de guiado está constituido por un anillo que presenta un orificio central y orificios periféricos.

10. Un dispositivo de inyección (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en sección, el diámetro del vástago (14) disminuye en dirección al orificio de extremidad (19) de la boquilla (18).

11. Una cuba (1) de tratamiento de un metal líquido caracterizada porque comprende al menos un dispositivo de inyección (8) de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Utilización del dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, o de la cuba según la reivindicación 11 para el tratamiento de un flujo de metal líquido.

13. Utilización según la reivindicación 12, caracterizada porque el metal líquido es aluminio, una aleación de aluminio, magnesio o una aleación de magnesio.






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